您成功 我精彩
助力阀企赢天下！
返回
搜索
个人中心
什么是碱脆？—【阀门小知识】NO.01079期
碱脆（又称苛性脆化Caustic Cracking，碱致应力腐蚀开裂CSCC或ASCC)，是金属及合金材料在碱性溶液中，由于拉应力和腐蚀介质的联合作用而产生的开裂，它是SCC（应力腐蚀开裂）的一种。压力容器的碱脆主要发生在蒸汽等容易发生反复蒸发浓缩的部位或与苛性碱接触的高温容器上，在接触苛性碱的碳钢、低合金钢、铁素体钢和奥氏体不锈钢中设备上都可能发生。如国内外都发生过锅炉碱脆爆炸事故，生长人工晶体的盛有热浓碱液的高压釜、石油化工的余热回收系统、电解铝企业的蒸发器，氯碱化工厂、造纸厂、核电等企业的压力容器也有Na离子浓缩引起的碱脆事故发生。
1、碱脆机理
碱脆的机理存在是晶界铁素体优先阳极溶解还是晶间碳化物优先溶解等争议，人们在解释其开裂机理时用经典SCC理论来解释碱性环境下发生开裂的现象。
碳钢和低合金钢的碱脆，一般要同时具备3个条件:
（1）较高浓度的碱液：如在常压沸点温度下，低碳钢发生碱脆时的NaOH质量分数须大于5%。
（2）较高的温度：碱脆的温度范围较宽，碳钢的碱应力腐蚀一般发生在50~80℃以上，与碱的浓度有关，60℃左右为产生碱脆的最低临界温度，但最容易引起碱脆的温度是在溶液的沸点附近。
（3）较高的拉伸应力：有理论认为低碳钢在热浓碱溶液中SCC机理属于沿晶阳极溶解型，SCC电位位于活化-钝化转变的范围内。
腐蚀反应可能为，当局部NaOH质量分数大于10%时，金属的保护性氧化膜将被溶解，露出的基体金属进一步与碱反应，反应式为:
所形成的腐蚀产物为疏松、多孔的磁性氧化物，形貌为非层状结构，其水溶液呈现碱性。在锅炉或热交换器的水中只要含有 (10~20) mg/L的NaOH,局部反复蒸发浓缩可以导致在沉积物下或缝隙中碱的浓缩，引起局部碱腐蚀;在碱腐蚀和拉应力同时存在的条件下，可以引起碱脆。
有理论认为，腐蚀产生的部分H离子扩散入金属内部，引起氢脆。所以，碱脆可以是氢致开裂型，也可以是阳极溶解型，或混合型开裂。
碱脆裂纹一般呈现沿晶特征，有分叉。但也可能出现穿晶开裂的情况，如在质量分数为50%的 NaOH溶液中，奥氏体不锈钢开裂形态与热处理无关，都是穿晶开裂。
2、影响碱脆敏感性的主要因素
碱脆容易发生在残余应力比较高的含碱液体浓缩部位，如焊接接头部位。发生这种SCC时，通常主要是沿晶间发展，并且裂缝里充填有氧化物，破裂表面已经变脆。裂纹多平行于焊缝。碳钢碱脆裂纹金相显示为细小带有氧化物的网状沿晶裂纹。有3个主要参数决定碱脆敏感性:碱液浓度、金属温度、拉伸应力大小。工业经验表明，有些碱脆发生在几天内，而更多的需要1年以上的暴露时间，增加碱液浓度和温度可以提高开裂速度。
3、介质因素
碱脆必须有高温浓碱液的腐蚀，如当NaOH 的质量分数低于5%则不发生碱脆，这些浓碱液可以是设备的工作介质，也可以是设备在使用过程富集的，苛性碱的浓度愈高，则碱脆敏感性愈大。
碱脆不仅与碱的浓度有关，还取决于溶液的温度。
上图显示出这两个因素的综合效应，低于图中的 AB 线或曲线2 ，则不发生碱脆。碱脆断裂时间的对数与溶液绝对温度的倒数呈线性关系，表明这种溶解-断裂过程是一种热激活过程，温度升高，发生碱脆破裂的时间缩短。
下图为金属碱脆敏感性临界参数曲线，碳钢在温度低46℃的环境不会发生碱脆。在温度高于82℃，NaOH质量分数大于5%时，有很高的开裂敏感性。关于温度的影响，需要考虑的是金属接触碱液的实际温度，而不仅仅是正常的工艺温度，有许多常温输送碱液管道，在安装有蒸汽伴热的情况下，发生过碱脆。
4、力学因素
低碳钢的碱脆断裂时间随着应力的降低而增加。在实践中发现残余塑性变形最大的热影响区部分的金属，即焊接过程中被加热到500~850℃的那部分金属其 SCC的倾向性最大。在碱液生产和储运使用的设备检修中发现，在焊接过程中加热温度超过550℃ 和略低于再结晶区的金属，在碱性溶液中具有最大的开裂倾向。这些正是焊接残余应力和组织应力最大的部位。
5、金属学因素
由于低碳钢的碱脆和硝脆是沿晶断裂的， 所以，有理论认为这种脆断的敏感性是由于C、N 等元素在晶界偏析引起的，由此观点出发，低碳钢碱脆的金属学因素有:
(1)C 和 N 在晶界偏析，碱脆敏感性增加;
(2)微量元素的作用：由于S、 P、As等杂质在晶界偏析，增加了碱脆敏感性；而少量La、Al、 Ti、V等可能是由于降低了有害杂质在晶界区偏析，从而降低了碱脆敏感性;
(3)晶粒度影响：晶粒增大，碱脆敏感性增加;
(4)热处理：球化处理后钢的碱脆敏感性大于正火状态，这可能是球化碳化物的同时增加了晶界偏析的结果;
(5)合金成分：奥氏体不锈钢中铬镍合金元素含量对于抗SCC性能有很大影响，铬镍含量低的不锈钢容易发生碱脆，高镍合金 (如Inconel等合金)的抗碱脆性能要比奥氏体不锈钢好得多。
6、电位
低碳钢在沸腾的质量分数为35%~40% NaOH溶液中碱脆的敏感电位范围为（-1150~800）mV (SCE)，在沸点 (120℃)下钢的碱脆发生在-700mV (SCE)左右的很窄电位范围内，
在临界电位下，试样的断面收缩率大大下降，如下图所示。X射线结构分析表明在试样表面形成了四氧化三铁保护膜。
7、碳钢碱脆敏感性的判断
碱液浓度：确定该设备或管道中最高的碱液浓度，尤其是要考虑清楚是否存在反复浓缩的部位，当存在反复浓缩情况时，碱液浓度没有下限。
温度：确定该设备中最高的工艺温度和金属壁温，同时还需要考虑碱液混合时因放热导致的局部升温。
伴热：确定该设备或管道是否有蒸汽伴热或电伴热，是否会导致伴热部位局部蒸发浓缩。
蒸汽吹扫：确定该设备中残余碱液在水洗之前是否存在蒸汽冲扫时局部加热浓缩的情况。
消除应力：确定该设备或管道是否在焊接或冷加工后采取了合适的消应力处理。碱腐蚀开裂敏感性具体判断步骤可参照API RP581进行。
8、防止碱脆腐蚀发生的措施
根据碱脆发生的微观机理及其规律，可以从以下几个方面采取控制措施。
8.1 选材
在环境温度下，可以设计选用碳钢设备装载苛性碱，从强度、塑性和碱脆敏感性3方面综合考虑，在最高温度46℃的苛性碱溶液的环境中，也能够选用碳钢，C质量分数约为0.20%的镇静钢 (20g)是最合适的碳钢。
但是，当苛性碱温度超过46℃时，碳钢焊缝必须进行焊后热处理，避免焊缝发生碱脆。在碳钢中加入Ti等合金元素并进行相应的热处理，也可有效地抑制碱脆的产生。
如，含质量分数 0.73%的Ti(C，0.105% )钢试样，经650~750℃的保温，然后炉冷，使到达断裂时间从150h延长到1000h。按HG/T2058的7.8使用介质的限制，碳钢和低合金钢在NaOH 溶液中的使用温度上限见下表。
8.2 降低残余应力
尽量降低制造和装配时产生残余内应力的因素，如错边、角变形等，并防止生成空隙。从这个角度考虑，焊接结构优于铆接结构。即使是铆接结构，也可以采取一些措施减少局部的不均衡内应力，如铆接孔的均匀排列，避免过大的铆接压力等。
残余应力是造成碱脆的主要因素，宜采取低线能量、焊前预热、适当的焊接顺序、方向和进行层间锤击等焊接工艺措施，降低焊接接头的焊接残余应力。冷成型部件和焊接结构制造后热处理消除应力是一种防止碱脆的有效措施。
常用程序是把工件加热到预先确定的温度，并保持足够长的时间，使残余应力减少到可以接受的程度。这项操作与时间及温度有关，正常情况下，要以较慢的速度冷却，以免产生新的应力。
碳钢和低合金钢焊后去应力退火温度不低于620℃，并按照1h/25mm (厚度)计算保温时间。下表是炼厂用钢常用的焊后热处理温度范围，硬度值可以作为热处理效果的判据。
合理布置焊缝，尽可能减少焊缝数量和长度。选择合适的焊接接头形式，合理选择装配程序，采用预留收缩余量法、反变形法、刚性固定法等预防焊接变形;先焊短焊缝，再焊长焊缝等措施减少焊接接头的残余应力和组装应力。
8.3 加入缓蚀剂
常用的有Na3PO4、NaNO2、NaNO3、Na2SO4等，使用量根据实验结果确定，如阻止碱脆 NaNO4/NaOH比值只要大于0.4， Na2SO4/NaOH需要大于5。NaNO2对阻止碱脆非常有效。
8.4 降低使用温度
尽可能降低作业温度，如间歇使用盘管加热，应保持温度≤46℃。
8.5 防止浓缩
在设计时，采取措施减少或防止碱液局部浓度升高或反复蒸发浓缩是防止碱脆的有效措施。
9、防范措施
9.1 主要管线和设备更换不锈钢304材质，提高碱脆的温度破裂区域温度。根据下图可以看出304不锈钢的碱脆破裂温度超过120°C。
参考NACE炼化培训教程，在炼厂中在温度最高66℃的NaOH溶液中，可以使用碳钢，但是当温度超过66℃时，碳钢焊缝必须进行焊后热处理，避免焊缝发生应力腐蚀开裂。奥氏体不锈钢，如304，可以用在温度达83℃的环境中，若使用温度更高，需采用镍基合金或镍200（N02200）。当高温条件下溶液中存在硫化物时，应使用镍201（N02201)。
9.2 尽可能减少蒸气伴热的投用时间，降低碱脆风险。
9.3 对主管线及设备在使用前进行整体热处理，消除应力集中现象，避免碱脆发生。
免责声明
本网站所收集的部分公开资料来源于互联网，转载的目的在于传递更多信息及用于网络分享，并不代表本站赞同其观点和对其真实性负责，也不构成任何其他建议。本站部分作品是由网友自主投稿和发布、编辑整理上传，对此类作品本站仅提供交流平台，不为其版权负责。如果您发现网站上有侵犯您的知识产权的作品，请与我们取得联系，我们会及时修改或删除。
阀企之窗
独家播报！北泽阀门形象片开机，全新品牌形象惊艳登场！
发布时间：2023年9月23日
兰理工温州泵阀院赴浙江方顿仪表阀门有限公司进行实地考察
近日，兰理工温州泵阀院“科技轻骑队”由泵阀院院长曹驰带队，赴浙江方顿仪表阀门有限公司进行实地考察，了解院企产学研合作项目的进展，以及研究生在企业开展实践的情况，并提供...
发布时间：2023年9月7日
良固股份集团特种泵阀项目签约温州市2023年新能源产业重大项目
近日，在温州市2023年新能源产业重大项目签约活动上，良固股份集团与温州湾新区管理委员会成功签约“良固股份特种泵阀项目”战略合作框架协议。该项目旨在推动数字化未来工厂的...
发布时间：2023年9月5日
向“新”突破！永联阀门加大氟材料调节阀领域研发工作
近日，北京海淀区中关村新型电池技术创新联盟秘书长于清教一行专程赴浙江温州实地调研、考察浙江永联阀门集团有限公司，并与董事长沈永增等相关领导交流座谈。据沈永增介绍，永...
发布时间：2023年9月4日
俄罗斯叶尼塞部乐穆商行赴联科阀门有限公司参观考察
近日，俄罗斯叶尼塞部乐穆商行到访联科阀门有限公司进行实地考察，公司总经理陈光辉、国际贸易部吴约华、汤申兵等相关负责人对俄罗斯客户的到访表示诚挚的欢迎。在相关负责人的...
发布时间：2023年8月18日
旋东阀门荣获2022年度永嘉县规上工业企业亩均效益评价A类企业
不以规模定标准，而以“亩均论英雄”。近日，根据《深化“亩均论英雄”改革2023年工作要点》文件精神，永嘉县深化“亩均论英雄”改革工作领导小组办公室发函相关部门，对相关数据进行了...
发布时间：2023年8月11日
有氟密公司董事长当选温州市化学与材料学会氟材料应用技术分会首届会长
近日，温州市化学与材料学会氟材料应用技术分会成立会暨“揭榜挂帅”项目推进会。大会宣读了《温州市化学与材料学会氟材料应用技术分会》成立批复文件和《温州市化学与材料学会氟...
发布时间：2023年8月9日
瓯明阀门集团低扭矩球阀和无滞留釜底阀通过科学技术成果鉴定
近日，瓯明阀门集团又收到了新产品的鉴定证书，低扭矩球阀和无滞留釜底阀。“无滞留釜底阀”研究的是其支撑圈固定于阀体并支撑球体，支撑圈凹陷有排污槽，当球体切断流道时，排污槽...
发布时间：2023年7月20日
信泰阀门集团参加《供水用不锈钢通用阀门技术条件》标准审查会
近日，由中国建筑金属结构协会给排水设备分会组织的CECS标准《供水用不锈钢通用阀门技术条件》审查会在宁波顺利召开，信泰阀门集团有限公司参加了此项会议。参加此次会议的还有...
发布时间：2023年7月6日
闸门支架式驱分—【阀门小知识】NO.01098期
闸门支架式驱分：明杆支架式，暗杆支架式，暗螺栓连接阀盖结构（OS&Y，BB型），升降阀杆，不升降手轮，是国际通用的标准闸阀结构。 闸门的应用驱分：闸阀的启闭件是闸板，闸...
发布时间：2023年6月27日
2023年5月27日-29日，精工参展温州国际泵阀管道展览会
5月27日，温州国际泵阀管道展览会塈第五届中国阀门城·龙湾国际阀门展览会在温州奥体中心拉开帷幕。本届展览会从5月27日至29日为期三天，精工集团展位号B355-360。阀门是温...
发布时间：2023年6月3日
浙江省政府副省长胡伟一行莅临华海密封件有限公司督查企业生产安全工作
近日，浙江省政府副省长胡伟一行莅临永兴街道南园小微园督查企业生产安全工作，常务副市长杨胜杰、常务副区长李丹和街道党工委书记林丐孟陪同。胡伟一行来到温州市华海密封件有...
发布时间：2023年5月9日
温州高新区管委会副主任董智超一行赴中信阀门走访调研
近日，温州高新区（经开区）管委会副主任董智超及温州湾新区经济发展局副局长胡寿信一行赴中信阀门走访调研。中信阀门董事长杨选标热情接待，陪同参观了生产车间和检测车间，并就...
发布时间：2023年4月19日
博众智 玥为华 | 博玥自控阀门入驻中阀企风采平台
近日，博玥自控阀门有限公司与中阀传媒牵手，正式入驻中阀企风采平台。平台建立了博玥自控阀门的专属网站，通过企业视频、硬件设备、产品系列、形象样本、资质证书、新闻动态等视角...
发布时间：2023年4月12日
智造高性能阀门为己任 | 华英阀业形象片
江苏华英阀业有限公司总部位于无锡市扬名高新技术产业园，是一家集研发、生产和销售为一体的现代化经营生产型阀门企业
发布时间：2023年4月11日
专注衬氟阀门解决方案 | 氟佳阀门入驻网站视频
氟佳阀门集团有限公司座落于温州经济技术开发区龙湾区，是一家集设计、研发、生产与销售于一体的、防腐蚀衬里衬氟产品专业厂家
发布时间：2023年4月11日
浩然臻品 工匠传承 | 浩工阀门入驻网站视频
浩工阀门有限公司是一家集阀门设计、生产、销售、服务于一体的阀门综合服务企业。主要产品涵盖闸阀，截止阀，止回阀，球阀，API阀门等.....$Videostr$一路走来，浩工阀门坚定信念。以...
发布时间：2023年4月11日
“陶瓷、锂电池专用阀”——双强阀门入驻中阀企平台
浙江双强阀门有限公司是一家集科研、设计、制造、销售、服务于一体的高新技术企业,主要研发生产耐磨陶瓷阀门、耐磨铸石阀门、搪瓷阀门、陶瓷耐磨弯头、管子等专业厂家。首页双强阀门...
发布时间：2023年4月1日
“祥瑞氟生，松高百年”——祥松阀门入驻中阀企平台
2023年2月，祥松阀门集团有限公司与中阀传媒牵手，正式入驻中阀企风采平台。平台建立了祥松阀门的专属网站，通过企业视频、硬件设备、产品系列、形象样本、资质证书、新闻动态等视角...
发布时间：2023年2月24日
耐氟隆集团荣获“专精特新”荣誉称号
2005-2023年，十八春秋十八梦，众志酿就女儿红，＂专精特新＂获认可，破茧化蝶终成功。十八年来，耐氟隆这坛女儿红在全司差不多一代人的精心酿造下终于香满全国、溢出海外！2023年，风...
发布时间：2023年2月23日
良正阀门有限公司DN600全焊接管线球阀的结构特点
良正阀门有限公司全焊接管线球阀是该公司的主导产品之一，阀体为桶状结构以及球形体结构，连接体与阀体采用锻钢件焊接而成,产品质量可靠
发布时间：2022年12月19日
华尔士自控仪表阀门荣获SIL3功能安全认证
随着工业事故及其对社会的影响被人们广泛认知，越来越多的企业意识到安全的重要性。SIL认证的过程就是帮助企业把最好的工程实践经验和安全技术（IEC61508和IEC61511）充分利用，...
发布时间：2022年12月5日
“以国代进”彬泰尔集团有限公司产品助力两大垃圾焚烧发电项目并网发电
在以下两个项目之中，由彬泰尔集团有限公司自主设计、生产并制造的蒸汽流量调节阀、电动切断阀、以及电动高压差三通调节阀等产品成功助力项目实现并网发电。此次并网也成功的完...
发布时间：2022年11月19日
“旭日东升 大国工匠”——东工阀门集团企业官网正式上线！
近日，东工阀门集团有限公司网站（http://www.dgfmg.com/）正式上线。期间中阀企划部、设计部、网络部等多部门紧密配合，最终呈现效果不负期望。网站通过企业简介、产品中心、新闻资...
发布时间：2022年10月15日
高温高压耐磨固定式球阀——上海电站阀门厂
高温高压耐磨固定式球阀是上海电站阀门厂有限公司自主研发生产的高性能产品之一
发布时间：2022年9月30日
与世界 共昌一 | 昌一阀门形象展示 邀君共赏
浙江昌一阀门有限公司是一家集研发、生产和销售于一体的现代化阀门企业，致力于为全球不锈钢阀门市场提供整体解决方案。专业生产各类精密铸造的片式球阀、法兰球阀等百余种不锈...
发布时间：2022年9月12日
“严苛工况 硬密封球阀制造商”——金汇力阀门入驻中阀企数据平台
2022年8月，金汇力阀门有限公司与中阀传媒牵手，正式入驻中阀企风采平台。
发布时间：2022年8月1日
“为改变全球工业生态环境而奋斗”——利尔多阀门入驻中阀企风采平台
2022年7月，浙江利尔多阀门有限公司与中阀传媒牵手，正式入驻中阀企风采平台。平台建立了浙江利尔多阀门的专属网站，通过企业视频、硬件设备、产品系列、形象样本、资质证书、新闻动...
发布时间：2022年7月22日
新旭：固本求新，稳定提升“续航力”
31年岁月沉淀，浙江新旭阀业有限公司从家庭式小作坊发展成为了一家集设计、开发、生产于一体的高新技术阀门企业，与其品牌口号相印证“创新无限，旭日东升”。
发布时间：2022年5月12日
球阀行业领跑者，奥工阀门专注技术研发
“锲而不舍，金石可镂”。奥工阀门有限公司，专注研发生产各类球阀18年，不断践行成为球阀行业领跑者的伟大愿景——国家高新技术企业，2015年、2016年先后被评为省科技型中小企业、温...
发布时间：2022年4月27日
赢信任 引风潮！万鑫阀门科技公司企业宣传片
万鑫阀门科技公司形象片企业延伸万众一心，铸造传奇！青田万鑫阀门成立于2004年，潜力无限的万鑫，用短短十几年时间，成为业内知名的砂型铸造企业。秉承“管理是企业的核心、质量是...
发布时间：2021年9月28日
